非弾性衝突

デジタル大辞泉

ひだんせい‐しょうとつ【非弾性衝突】

読み方：ひだんせいしょうとつ

衝突の前後で2物体の力学的エネルギーが保存されない衝突。物体の変形、熱の発生、内部エネルギーの変化などによりエネルギーを失う。

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非弾性衝突

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/04/25 00:07 UTC 版)

一秒あたり 25 画像のストロボ写真で捉えた弾むボール。ボールの各衝突は非弾性であり、すなわち弾むごとにエネルギーは散逸する。空気抵抗を無視すると、弾む高さの自乗根は一回ごとに一定比率で低くなっていき、この比率をボールと床の反発係数と呼ぶ。

非弾性衝突（ひだんせいしょうとつ 英: inelastic collision）とは、弾性衝突とは対照的に、内部摩擦のために運動エネルギーが保存しない衝突である。

巨視的な物体の衝突の場合、運動エネルギーは原子の振動エネルギーとして熱に変わったり、物体を変形させたりする。

気体分子や液体分子が完全弾性衝突であることは少く、運動エネルギーは衝突ごとに並進運動と内部自由度との間での交換が起こる。任意の瞬間において、衝突の（ゆらぎはあれど）半分は非弾性（衝突した粒子対は衝突前よりも運動エネルギーが減る）衝突であり、もう半分は「超弾性」（衝突前よりも運動エネルギーが増える）衝突である。全体を平均すれば、分子衝突は弾性衝突だといえる。

非弾性衝突では運動エネルギーは保存しないが、運動量保存則は成り立つ。単純な弾道振り子問題では、運動エネルギーの保存はブロックが最大角まで振れた場合にのみ成り立つ。

原子核物理学における衝突では、入射粒子が標的核を励起もしくは破砕した場合に非弾性衝突となる。深部非弾性散乱法はラザフォード散乱により原子の構造が調査されたのと大筋同じ方法で原子核内部を調査する方法である。陽子に対するこのような実験は1960年代後半にSLACにおいて高エネルギー電子を用いて行われた。ラザフォード散乱と同様、陽子による電子の深部非弾性散乱でもほとんどの入射電子は相互作用することなく素通りし、跳ね返される粒子は極一部である。これは陽子内の電荷が小さな塊に凝集していることを示しており、ラザフォードが原子内の正電荷が原子核に凝集していることを示したことを思い起こさせる。しかし、陽子の場合は一つではなく三つに分かれた電荷の凝集（クォーク）を示唆する証拠が得られた。

公式

一次元衝突の後の速度を与える公式は以下のように書ける。

$v_{a}={\frac {C_{R}m_{b}(u_{b}-u_{a})+m_{a}u_{a}+m_{b}u_{b}}{m_{a}+m_{b}}}$

質量の等しい物体の完全非弾性衝突